改變世界的聚氨酯，讓世界盃足球飛得更漂亮！

知識 07-12

無處不在的聚氨酯，讓世界盃足球更精彩！

從1986年墨西哥世界盃比賽用球開始，聚氨酯首次走進足球製造領域，從而開啟了足球製造史上的一次大變革。

如今的Telstar 18仍然閃耀著聚氨酯的光彩。怎麼，Telstar 18不是用生物基EPDM橡膠製成的嗎？是的，不過它只是Telstar 18球皮正下方海綿橡膠層的主要成分。該海綿橡膠層作為足球的模壓墊（緩衝墊），其最重要的功能就是彈性和回彈性。

而Telstar 18的表皮是由兩層不同厚度的聚氨酯緻密層構成的，位於最內層上面的是一個由數百萬充氣微孔構成的聚氨酯泡沫層。雖然該泡沫層的厚度只有1毫米，但其良好的彈性可使足球在受力變形後迅速恢復原狀。

那麼，聚氨酯是怎樣發明出來的呢？它與世界盃足球又有怎麼樣的「緣分」呢？

2018年世界盃足球賽（網路圖）

「第五大塑料」誕生記

一提塑料，你一定會說這個材料我太熟悉了。然而你聽說過聚氨酯嗎？也許，有些人對它並不熟悉。其實啊，儘管它的名字生疏了一些，但是說不定你正在使用它呢！

你大概聽說過泡沫塑料吧，它的應用可是十分廣泛的哦！其實啊，聚氨酯製品形態有軟質、半硬質及硬質泡沫塑料等許多品種，分別具有不同的應用領域。

聚氨酯是由德國科學家奧托?拜耳（Otto Bayer，1902-1982）博士發明的。奧托?拜耳系德國化學家，聚合物科學家和工程師，沃納?馮?西門子環獎得主。

1933年，美國杜邦公司的卡羅瑟斯發明了尼龍，從而刺激了德國對類似產品的研發。1937年，奧托?拜耳博士首先發現了多異氰酸酯與多元醇化合物進行加聚反應可製得聚氨酯，從此為聚氨酯化學的發展鋪平了道路。

奧托?拜耳展示他發明的聚氨酯（1952年）

聚氨酯的全稱為「聚氨基甲酸酯」，是由異氰酸酯(單體)與羥基化合物聚合而成的一類新興的有機高分子材料，並被人們譽為是繼聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯之後的「第五大塑料」。

硬質聚氨酯泡沫製造示意圖（網路圖）

1946年，美國開始了對硬質聚氨酯泡沫塑料的研究，產品可用于飛機夾心板材部件。1952年，拜耳公司報道了聚酯型軟質聚氯酯泡沫塑料中試研究成果。

20世紀50年代末，我國聚氨酯工業開始起步，近十幾年發展較快。

無處不在的聚氨酯

由於聚氨酯含有強極性的氨基甲酸酯基，因此不溶於非極性溶劑，具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和粘合性，已廣泛應用於冶金、石油、汽車、選礦、水利、紡織、印刷、醫療、體育、糧食加工、建築等領域。

硬質聚醚型聚氨酯泡沫塑料具有質輕（密度可調），比強度大，絕緣和隔音性能優越，電氣性能好，加工工藝性好，耐化學藥品，吸水率低等理化性能，可用作冷庫、冷罐、管道等領域的絕緣保溫材料，也可用作高層建築、航空、汽車等領域的保溫隔音材料。

硬質聚氨酯泡沫製造示意圖（網路圖）

軟質聚酯型聚氨酯泡沫塑料主要用作傢具及交通工具的各種墊材，精密儀器的防震包裝，以及服裝、鞋帽的襯裡、墊肩等。半硬泡沫塑料可用作汽車儀錶板、方向盤等。

同時，聚氨酯還具有優良的生物相容性，因此被廣泛用作生物醫用材料，如用於人工血管、人工骨骼、人工食道、人工腎臟、人工透析膜等方面的製造。

見證體育事業的輝煌

聚氨酯的誕生是近代科技最為重要的事件之一，正是它以令人難以置信的多變性為人類創造了眾多的奇蹟。其中，體育產業就是聚氨酯發明的受益領域之一。

首先是我們經常會看到的塑膠跑道。它具有彈性好、耐磨防滑、色彩美觀、場地清潔、易於維護、平坦均勻、可吸收震動、減少跌跤受傷程度等優點。

塑膠跑道又稱全天候運動跑道，從下到上一般分為基礎層和膠面層。膠面層一般是由彈性高分子材料構成的，主要由聚氨酯材料組成的稱為聚氨酯塑膠跑道。據悉，運動員100米短跑在聚氨酯跑道上要比在煤渣跑道上快0.2～1.03秒，而跳遠成績可提高20～30厘米。

聚氨酯塑膠跑道（網路圖）

還有曾在奧運會上大放異彩的「鯊魚皮泳衣2000」，那也是聚氨酯纖維材料的傑作啊！科學家發現，鯊魚之所以在水中游得非常快，原因就在於鯊魚的皮膚可以減少水流的摩擦力，從而使身體周圍的水流更高效地流過。選用富有彈性的聚氨酯纖維材料製作「鯊魚皮泳衣2000」，充分運用了了仿生學的原理，可以減少3%的水阻力，這在游泳比賽中具有關鍵的意義。